Диссертация (1149666), страница 9
Текст из файла (страница 9)
3.2). Максимальные вариации, вызванные эффектом40на полярных станциях, наблюдаются в летний период, когда проводимость ионосферы в соответствующем полушарии максимальна. В зимние месяцы, вслед за снижением проводимостиионосферы и интенсивности DPY токов, падает и средняя амплитуда эффекта. То есть зимойинтервал для определения полярности сужается, и из-за малых амплитуд вариации эффектасложнее отличить от вариаций иного рода. Не совсем ясно, нашла ли какое-то отражение вметоде Свальгарда сезонная зависимость эффекта.
В методе Мансурова производилось сравнение наблюдаемых вариаций с имеющимися типовыми суточными кривыми для положительнойи отрицательной полярностей. В его методе не шла речь о каком-то определенном промежуткевремени, по которому стоит определять полярность. А сезонная зависимость эффекта решаласьследующим образом: когда эффект ослабевал в северном полушарии (ноябрь–февраль), для реконструкции секторной структуры использовались данные станции Восток в южном полушарии.Осенью и весной определение проводилось по всем станциям. Решающее определение проводилось по северным станциям Резолют и Туле в марте–апреле, и по Востоку в сентябре–октябре.Использование типовых вариаций имеет свои недостатки.
Так далеко не каждый день вариациигеомагнитного поля имеют форму, схожую с типовыми суточными вариациями. Значит, классификация дней также была отчасти субъективной.Метод, представленный Веннерстрём и соавторами [14], построен на линейной мультирегрессии — авторы искали регрессионные коэффициенты между непосредственно азимутальнойкомпонентой ММП BY и вариациями геомагнитного поля △X, △Y и △Z. Поэтому в их методене выделялся какой-то определённый интервал времени — анализ проводился по вариациям втечение всего дня. Вероятнее всего, коэффициенты регрессии были таковы, что вклад вариаций в часы, когда эффект Свальгарда-Мансурова наиболее интенсивен, был бо́льшим, нежелив оставшиеся часы.
Для определения величины и знака BY компоненты ММП использоваласьследующая формула:BY = a0 +X(a1,i ∆Xi + a2,i ∆Yi + a3,i ∆Zi )iгде, a1,2,3 — коэффициенты регрессии для трёх компонент, а i — индекс станции. Коэффициентыопределены для каждого часа UT и каждого месяца, поэтому имеют размерность 24 × 12. Такимобразом, детально описывалась зависимость BY компоненты ММП от геомагнитных вариаций.В нашем методе также определяется, как интенсивность эффекта Свальгарда-Мансурова меняется в зависимости от времени года и в течение суток.В работах, посвященных описанию эффекта [11,12,14,15], авторы для наглядности показывают различия между характерными средними суточными вариациями в дни с разной полярностьюММП.
Примеры представлены на рис. 3.1 и 3.2. В частности, на последнем рисунке видно какразличия между типовыми суточными кривыми для A и T дней варьируются в течение года,демонстрируя сезонную зависимость эффекта. Рассчитав те же кривые, усредняя за меньшиеинтервалы времени, можно получить более детальное представление о развитии DPY токов отмесяца к месяцу.41H, nT · 103Z, nT · 1048.305.598.255.588.205.576day of yearD ⊆ [−51.5; −50.0], deg12186121861218300300200200100100612 18UT, hour612 18UT, hour612 18UT, hourРисунок 3.3: Верхний ряд: средние суточные кривые H,D и Z компонент 1 июня 1970 года приBY > 0 (красным) и BY < 0 (синим); нижний ряд: разница между кривыми за весь год,фиолетовой пунктирной линией отмечено 1 июня.Типовые суточные вариации для каждого дня в году можно рассчитать методом наложенныхэпох. Усреднение производится в интервале 55 дней, что приблизительно равно двум синодическим периодам вращения Солнца.
За это время Землю дважды пересекают как положительные,так и отрицательные сектора межпланетного магнитного поля, в течение примерно одинаковогоколичества дней, то есть, обе полярности дают приблизительно одинаковый вклад в итоговыезначения типовых суточных вариаций. На верхних графиках рис. 3.3 показаны полученные поданному алгоритму суточные кривые для трёх компонент геомагнитного поля на станции Годхавн 1 июня 1970 года. Кривые получены усреднением за период с 5 мая по 28 июня.
Красным цветом обозначены значения для положительных BY , синим — для отрицательных. Таккак станция Годхавн расположена на геомагнитной широте 74.8o N, примерно под DPY токовой системой, наибольшие различия ожидаемо наблюдаются в горизонтальной H компоненте.В горизонтальной и вертикальной компонентах эффект максимален около 14–15 UT, когда надолготе Годхавна наступает полдень и, соответственно, DPY токи над станцией усиливаются. Всклонении эффект антисимметричен относительно полуденных часов: до 14 часов значения синей кривой лежат выше значений для красной, и, наоборот, в послеполуденные часы.
Это такжеобъясняется геометрией DPY токов. Вследствие относительной симметрии системы в полденьDPY токи практически не оказывают влияния на вариации склонения. В утренние часы восточное направление токов вызывает восточные вариации склонения, а вечером — западные.42Внизу на диаграммах рис. 3.3 показана разница между типовыми суточными кривыми A и Tдней в трёх компонентах геомагнитного поля в течение всего 1970-го года. Фиолетовым пунктиром отмечено 1 июня, для которого приведены верхние графики. Диаграммы хорошо демонстрируют концентрацию эффекта в околополуденные часы и в летний период. Из-за возможныхлокальных отклонений от средних значений внутри 55-дневного интервала, диаграммы за одингод не совсем корректно отображают распределение интенсивности эффекта во времени.∆H, nT∆D, deg80∆Z, nT0.380day of year300200000100612 18UT, hour−80612 18UT, hour−0.3612 18UT, hour−80Рисунок 3.4: Усредненные за 1966–2005 года диаграммы различий между типовыми суточнымивариациями для A и T дней на станции Годхавн.На основе всех лет, когда доступны как геомагнитные данные Годхавна, так и спутниковые измерения межпланетного магнитного поля, было выполнено осреднение представленныхдиаграмм.
В результате была получена средняя картина распределения исследуемой разницымежду A и T вариациями в течение года. Таким образом, была определена зависимость средней интенсивности эффекта Свальгарда-Мансурова от времени (рис. 3.4). Видно, что на рис. 3.3исследуемые значения больше, чем на усреднённых диаграммах рис. 3.4 (для обоих рисунков используются одинаковые цветовые шкалы). То есть, в 1970-м году эффект Свальгарда-Мансурована станции Годхавн был сильнее. Объясняется это тем, что 1970-й год соответствует максимуму солнечной активности, когда интенсивность ионосферных токов усиливается. Поэтомувеличина солнечной активности определяет среднегодовую интенсивность эффекта СвальгардаМансурова. Чем больше солнечная активность, тем сильнее эффект.
От этого зависит и точностьвосстановления полярности. В главе 4.2 мы покажем, что успешность метода тем лучше, чембольше солнечная активность. Отметим, что во всех геомагнитных компонентах эффект сильнеев вечерние часы. Соответственно, DPY токовая система несколько смещена на вечер.Аналогичные диаграммы были получены для всех станций, использующихся в нашем методе. На рис. 3.5 показаны средние значения интенсивности эффекта в зависимости от скорректированной геомагнитной широты станции. Для построения этого графика использовалисьданные следующих станций, перечисленных по порядку увеличения геомагнитной широты, начиная с самых южных: Vostok, Scott Base, Mirny, Novolazarevskaya, Sanae, Amberley, Argentine43(HA − HT ) , nT ; (ZA − ZT ), nT40HZ3020100−10−20−30−40−90 −80 −70 −60 −50 −40 −30 −20 −10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90CGM latitude, degРисунок 3.5: Усредненные за 1971–1978 года значения диаграмм интенсивности эффектаСвальгарда-Мансурова в зависимости от скорректированной геомагнитной широты.Island, Gnangara, Hermanus, Tananarive, La Quiaca, Annamalainagar, Guangzhou, Kanoya, Tashkent,Odessa, Niemegk, Hartland, Witteven, Eskdalemuir, Nurmijarvi, Lerwick, Sitka, Sodankyla, College,Cape Chelyuskin, Baker Lake, Godhavn, Cambridge Bay, Mould Bay, Resolute Bay и Thule.BY>0ΔZ12ΔH180685o80o75o00Рисунок 3.6: Приблизительная схема DPY ионосферной токовой системы в северномполушарии при положительных значениях BY .Данный график отчётливо демонстрирует положение DPY токов, ответственных за вариацииСвальгарда-Мансурова.
Наиболее интенсивная его часть совпадает с максимумом отклонений вгоризонтальной компонент, а в вертикальной компоненте по обе стороны от DPY токов вариацииэффекта противоположны. Из графика следует, что в обоих полушариях DPY токи расположеныпреимущественно на широте ≈ 75 − 80o . В северном полушарии при положительных значенияхBY компоненты ММП токи имеют направление с запада на восток, в южном — с востока назапад.44Из рис.
3.5 следует также то, что влияние эффекта, по крайней мере значимое, заканчиваетсяпримерно на широте 60o. На рис. 3.6 мы изобразили схему расположения наиболее интенсивной части DPY токов, ответственных за эффект Свальгарда-Мансурова в северном полушарии.Вариации, вызываемые в H компоненте геомагнитного поля обозначены синими стрелками.
Вариации в Z, направлены перпендикулярно плоскости рисунка.EKT, ∆HAN N, ∆HT OO, ∆H10day of year30052000−5100−1061218612186AN N, ∆ZEKT, ∆Z1218T OO, ∆Z10day of year30052000−5100−1061218UT, hour61218UT, hour61218UT, hourРисунок 3.7: Диаграммы интенсивности геомагнитного эффекта BY компоненты ММП длястанций Екатеринбург, Аннамалайнагар и Туланги; местный полдень указан фиолетовойпунктирной линией.Несмотря на то, что согласно рис. 3.5 ниже 60o эффект Свальгарда-Мансурова уже не проявляется, полученные нами диаграммы распределения эффекта показывают значения отличныеот нуля.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
